Пчелата трябва да намери начин да разклаща тичинките с такава честота, че цветният прашец да достигне до краката ѝ и да не се залепи за цвета.

Пчелите играят много важна роля в природата за опрашването на растенията. Докато пчелите събират цветен прашец, за да го преработят в кошера в източник на високопротеинова храна, те преместват тези растителни репродуктивни клетки от цвят на цвят, осигурявайки размножаването на растенията.

Не всички растения имат леснодостъпен цветен прашец – много го крият. За да получат цветен прашец от тях, пчелите трябва да разклатят техните тичинки. За да направят това, пчелите захапват цвета или се притискат плътно към него, използвайки летателните си мускули, за да създадат вибрация, която освобождава цветния прашец от труднодостъпното му място за съхранение.

Учените наричат това „вибрационно опрашване“. Този процес е сложен от гледна точка на механиката, както за пчелата, така и за цветето. Изследователи от Техническия университет във Виена (TU Wien) са изследвали как сложните тичинки реагират на вибрациите, генерирани от пчелите. Проучването е публикувано в Journal of the Royal Society Interface.

Оказа се, че отделянето на цветен прашец зависи не само от това колко бързо и интензивно пчелата разклаща цветето, но и от това как частите му се движат една спрямо друга. Предишни биомеханични изследвания са проведени върху растения от рода Solanum, който включва домати, картофи и патладжани. Тези растения имат относително прави и твърди тичинки, което ги прави механично прости.

В новото проучване учените са изследвали поведението на тичинките на тропическото растение Medinilla magnifica. Това растение има сложна тичинка, състояща се от тънка нишка и силно извит прашник, които са свързани. Цветният прашец се освобождава през отвор в края на прашника.

„При някои честоти различните части на един обект се движат съгласувано, докато при други се движат в противоположни посоки. Точно това се случва с тичинките на тропическото растение Medinilla magnifica. Когато ги разклащаме на различни честоти, те реагират напълно различно“, обяснява водещият автор на изследването, Сиянг Джоу от Института по мехатроника и силова електроника (MPEI).

Учените са изградили електромеханична вибрационна установка, за да наблюдават поведението на тези тичинки при вибрации с различни параметри. Изследователите са монтирали отделни тичинки на установката и са измерили параметрите им на движение с помощта на лазер. Използвайки този метод, учените са изследвали както амплитудата, така и фазата на трептенията на съставните части на тичинката.

Оказва се, че тичинката на Medinilla magnifica има три резонанса в честотния диапазон под 1000 Hz. При резонанс частите на тичинката се движат с максимална амплитуда, което улеснява освобождаването на цветен прашец. При първия резонанс, около 87 херца, тичинката се движи като едно цяло и се огъва.

Вторият резонанс, при 273 херца, кара тичинката да се огъва допълнително. Това попада в диапазона на бръмченето на пчелите, 100–400 херца. Учените са открили, че насекомите не е необходимо да достигат точната честота; достатъчно е да останат в необходимия диапазон. Масата на пчелата променя механичните свойства на системата, така че 273 херца е само приблизително. При честоти над втория резонанс, частите на тичинките се движат в противоположни посоки, което може да улесни отделянето на цветен прашец.

Пчелите се различават значително по размер, но все пак са способни да опрашват едно и също цвете, което означава, че не е необходимо да работят с точна вибрационна честота. Изследователите смятат, че техните открития потвърждават, че пчелите и цветята са еволюирали съвместно.